2. DEFINIŢIE
Arenele sunt hidrocarburi care conţin în
molecula lor unul sau mai multe nuclee
benzenice.
Arenele sunt hidrocarburi care conţin în
molecula lor unul sau mai multe nuclee
benzenice.
4. Benzenul este cel mai simplu şi cel mai
important reprezentant al hidrocarburilor
aromatice.
Molecula benzenului este alcătuită din 6
atomi de carbon şi 6 atomi de hidrogen,
după cum reiese din formula sa moleculară,
C6H6
5. Structura benzenului:
Prima formulă de structură a fost propusă de
chimistul german A. Kekule în anul 1865.
Ţinând seama de formula moleculară
a benzenului (C6H6), de tetravalenţa
carbonului şi de monovalenţa
hidrogenului, Kekule a propus ca formulă
structurală pentru benzen un ciclu
hexagonal regulat, alcătuit din şase atomi
de carbon situaţi în vârfurile hexagonului
şi legaţi între ei prin trei legături duble,
repartizate simetric. Fiecare atom de
carbon este legat, la rândul său, de un
atom de hidrogen.
6.
7. O astfel de moleculă, cu trei legături
duble, ar trebui să dea reacţii de adiţie, în
care legătura dublă (π),dintre doi atomi de
carbon se rupe, transformându-se în
legătură simplă, (σ), electronii rămaşi fiind
folosiţi pentru legarea cu atomii adiţionali.
În cazul benzenului, adiţia are loc la toate cele trei
duble legături, simultan:
hexaclorciclohexan
Structura Kekule nu este în concordanţă cu
comportamentul experimental al benzenului.
8. În schimb, benzenul suferă reacţii de substituţie,
specifice compuşilor saturaţi, în care unul din atomii de
hidrogen este înlocuit de alt atom sau grupare
funcţională.
9. Atomul de carbon are 4
electroni de valenţă.
Pentru a ajunge la
configuraţie de octet, trebuie sa
realizeze patru covalenţe.
Propune o altă formulă a benzenului, care explică, deşi
nu în totalitate, comportamentul acestuia.
Teoria modernă
10. Fiecare atom de carbon
formează două legături
covalente simple (σ) cu
doi atomi de carbon vecini,
( realizând un ciclu de 6
atomi de carbon), şi o
legătură covalentă simplă
(σ), cu un atom de
hidrogen, în total trei
legături covalente simple,
(σ):
11. Unghiul dintre cele trei legături
covalente simple (σ), are
valoarea 120°. Cel de-al patrulea
electron, se găseşte într-un
orbital p, de formă bilobară,
orientat perpendicular pe ciclul
atomilor de carbon.
Pentru cuplarea celui de al 4-
lea electron, cei şase orbitali p
se deformează, se întrepătrund
şi formează un orbital
molecular, π, extins pe ciclul
celor 6 atomi de carbon şi care
este ocupat cu 6 electroni.
12. Cei sase electroni din
orbitalul molecular extins,
π, se numesc
“SEXTET AROMATIC”.
13. Orbitalul molecular π, extins pe ciclul atomilor de
carbon şi sextetul aromatic conferă benzenului “caracterul
aromatic”:
- stabilitate mare, deci reactivitate mică
- caracter saturat, asemănător alcanilor.
Orbitalul molecular π Benzenul - model structural
14. Deşi structura Kekule nu corespunde realităţii, ea
este în continuare utilizată ca simbol al benzenului.
Aşadar pentru reprezentarea nucleului benzenic, se
pot utiliza cele două simboluri:
20. ** OOmologiimologii polisubstituipolisubstituițții aiai benzenului se denumescbenzenului se denumesc
prin indicii de poziprin indicii de pozițție, cei mai miciie, cei mai mici îîn ordine alfabeticn ordine alfabeticăă șșii
benzenbenzen::
21. 2. Arenele polinucleare
- cu nuclee izolate
numerotarea se face : numerotnumerotarea se face : numerotăăm un nucleu, iar pe celalalt simetric.m un nucleu, iar pe celalalt simetric.
pozitiilepozitiile 2,2’ si 6,6’2,2’ si 6,6’ sunt pozitiisunt pozitii ortoorto
pozitiilepozitiile 3,3’ si 5,5’3,3’ si 5,5’ sunt pozitiisunt pozitii metameta
pozitiilepozitiile 4 si 4’4 si 4’ sunt pozitiisunt pozitii parapara
1
32
4
56
1'
2'3'
4'
5' 6'
23. Principalii radicali proveniPrincipalii radicali provenițiți de la arenede la arenePrincipalii radicali proveniPrincipalii radicali provenițiți de la arenede la arene
ArenaArena Radical monovalentRadical monovalent Radical divalentRadical divalent
CH
CH3
CH3
C 6 H 5
C H
B e n z i l i d e n
β - naftilα - naftil
(C10H7 -)
24. Proprietăţi fiziceProprietăţi fizice
Numele de aromatice se datorează atât mirosuluiNumele de aromatice se datorează atât mirosului
caracteristic al unor reprezentanţi cât şi faptului că eraucaracteristic al unor reprezentanţi cât şi faptului că erau
extrase din materiale vegetale parfumate.extrase din materiale vegetale parfumate.
Benzenul şi omologii lui suntBenzenul şi omologii lui sunt substanţe lichide, incoloresubstanţe lichide, incolore
cucu densitate mai mică decât a apeidensitate mai mică decât a apei..
Arenele polinucleare suntArenele polinucleare sunt solidesolide..
-Toate arenele sunt-Toate arenele sunt insolubile în apăinsolubile în apă, solubile în diferiţi, solubile în diferiţi
solvenţi organici. Un solvent caracteristic este dioxidul desolvenţi organici. Un solvent caracteristic este dioxidul de
sulf lichid. Atât benzenul cât şi toluenulsulf lichid. Atât benzenul cât şi toluenul suntsunt utilizaţi cautilizaţi ca
solvenţi pentru numeroase substanţe organice. Unsolvenţi pentru numeroase substanţe organice. Un
dezavantaj major al utilizării benzenului este toxicitatea lui.dezavantaj major al utilizării benzenului este toxicitatea lui.
----NaftalinaNaftalina este o substanţăeste o substanţă solidă, albă, insolubilă în apăsolidă, albă, insolubilă în apă;;
prezintă proprietatea deprezintă proprietatea de a sublimaa sublima. Majoritatea arenelor au. Majoritatea arenelor au
acţiune cancerigenă.acţiune cancerigenă.
25. Proprietăţi chimiceProprietăţi chimiceProprietăţi chimiceProprietăţi chimice
Se pot împărţi în două categoriiSe pot împărţi în două categorii::
A.A. Reac ii la care participă nucleul aromaticțReac ii la care participă nucleul aromaticț
B. Reac ii la care participă catena lateralățB. Reac ii la care participă catena lateralăț
26. A.A. Reac ii la care participă nucleul aromaticțReac ii la care participă nucleul aromaticț
I. Reacţii de substituţie la nucleul aromatic
27. a)a) HalogenareaHalogenarea : se realizează în condiţii catalitice.: se realizează în condiţii catalitice.
Clorurarea benzenului duce la formarea unor compuşiClorurarea benzenului duce la formarea unor compuşi
mono- şi policloruraţi.mono- şi policloruraţi.
clorobenzen
În molecula naftalinei, pozi iileț α sunt mai reactive în
reac iile de substitu ie decât celeț ț β i reac iile deș ț
substitu ie decurg cu precădere în pozi iileț ț α
+ X - Y
Y
+ H X
28. + Br Br
F e B r 3
Br
+ BrH
1-bromonaftalina
α-bromonaftalina
b) Nitrareab) Nitrarea : are loc în prezenţa amestecului sulfo-nitric: are loc în prezenţa amestecului sulfo-nitric
(HNO(HNO33 + H+ H22SOSO44).).
nitrobenzennitrobenzen
29. + + OH2H N O 3
N O 2
H 2 S O 4
1-nitronaftalina
α-nitronaftalina
β-nitronaftalina nu de obține prin nitrare directă.
c) Sulfonarea :
acid benzensulfonic
30. + + OH2
H 2 S O 4
S O 3 H
8 0 o
C
S O 3 H
+ OH2
1 6 0 o
C
Acid α-naftalin sulfonic
Acid β-naftalin sulfonic
d) Alchilarea :cu compu i halogena i în prezen ă de AlClș ț ț 3 anhidră
sau cu alchene în prezen ăț de AlCl3 umedă.
31.
32.
33. e) Acilareae) Acilarea : reacţia prin care atomul de hidrogen se: reacţia prin care atomul de hidrogen se
substituie cu grupa acil în prezenţa de AlClsubstituie cu grupa acil în prezenţa de AlCl33..
Produşii reacţiei de acilare a arenelor sunt compuşiProduşii reacţiei de acilare a arenelor sunt compuşi
carbonilicicarbonilici..
fenil metil cetonaclorura de acetil
+
CH3 C
O
CH3 C
O
O
a n h i d r i d a a c e t i c a
A l C l 3
C OCH3
+ CH3 C
O
OH
f e n i l m e t i l c e t o n a
( a c e t o f e n o n a )
a c i d a c e t i c
34. 2. Substituţia la omologii şi derivaţii benzenului2. Substituţia la omologii şi derivaţii benzenului șși naftalineii naftalinei
Introducerea unui substituentIntroducerea unui substituent pe nucleul benzenic, vape nucleul benzenic, va
fifi determinată numai de natura primului substituent.determinată numai de natura primului substituent.
După natura lor,După natura lor, substituenţiisubstituenţii sunt desunt de ordinul Iordinul I şi deşi de
ordinul II.ordinul II.
S este de ordinul I S este de ordinul II
activează nucleul benzenic față de
reacția de substituție
dezactivează nucleul benzenic față
de reacția de substituție
orientarea celui de-al doilea
substituient se va face în orto (2) și
para (4)
orientarea celui de-al doilea
substituient se va face în meta (3)
Radicali alchil: - R
Halogeni: - F, - Cl, - Br, - I
Grupări hidroxil: - OH
Grupări amino: - NH2
grupare aldehidă: - CHO
grupare carboxil: - COOH
grupare sulfonică: - SO3H
grupare nitro: - NO2
grupare nitril: - CN
36. Exerci iu:ț
Pentru următoarele reac ii chimice, să se completeze produ iiț ș
de reac ie, sa se indice denumirile reactan ilor i produ ilor deț ț ș ș
reac ie ob inu i:ț ț ț
1.
CH3
+ C l 2
F e C l 3
. . . . . . + . . . . . . .
CH3
+ 2 C l 2 . . . . . . + . . . . . . .2.
CH3
+ H N O 3 . . . . . . + . . . . . . .3.
37. 4.
CH3
+ 3 H N O 3 . . . . . . + . . . . . . .
H 2 S O 4
N O 2
+ H N O 3
H 2 S O 4
... + ...5.
+ 2 H 2 S O 4 .................. + ..........................6.
38. Pentru naftalină, substituien ii de ordinul Iț orientează ce de-al
doilea substituient pe acela i nucleu,în pozi iaș ț α.
Substituien iiț de ordinul II orientează ce de-al doilea
substituient pe celălalt nucleu, în pozi iaț α.
Y
+ X
Y
X
Y
X
YX
Y = s u b s t it u ie n t d e o r d i n u l I Y - s u b s it u i e n t d e o r d i n u l I I
39. Exerci iu:ț
Pentru următoarele reac ii chimice, să se completeze produ ii deț ș
reac ie, să se indice denumirile reactan ilor i produ ilor de reac ieț ț ș ș ț
ob inu i:ț ț
CH3
+ H N O 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . + . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
H 2 S O 41.
2.
N O 2
H N O 3+ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
H 2 S O 4
3. H 2 S O 4+
..........................+ .........................
S O 3 H
40. II. Reacţia de adiţie
1. Hidrogenarea1. Hidrogenarea ((condiţii: 100-180condiţii: 100-180oo
C, catalizator NiC, catalizator Ni))
tetrahidronaftalină decahidronaftalinătetrahidronaftalină decahidronaftalină
(tetr(tetraalina) (decalina)lina) (decalina)
.............................
+ 3 H2
N i
42. III. Oxidarea
1. Cu agenţi oxidanţi:
Benzenul este stabil la acțiunea agenților oxidan i; s-aț
constatat că oxidarea cu agenţi oxidanţi la nucleu are loc
doar în cazul hidrocarburilor aromatice cu multe nuclee
condensate.
antracen
antrachinona2. Cu oxigen molecular:
oxidarea benzenului (500o
C, V2O5)
+ 9 / 2 O 2
V 2 O 5
5 0 0 o
C
CH
CH
C
C
O
OH
O
OH
( H O O C - C H = C H - C O O H )
a c i d 2 - b u t e n d i o i c
+ 2 C O 2 + OH2
43. Acidul 2-butendioic prezintă doi izomeri geometrici:
acidul cis-2-butendioic (acid maleic) i acidul trans 2-butendioic (acidș
fumaric)
44. Oxidarea naftalinei (350o
C, V2O5)
Acid o-ftalic
Anhidridă
ftalică
B. Reacţii chimice ale catenei laterale
I. Halogenarea fotochimică a toluenului
toluen clorofenilmetan diclorofenilmetan triclorofenilmetan
(clorură de benzil) (clorură de benziliden)
